第二章 晶体三极管和场效应管 第一讲 晶体三极管-【单招零距离】电子电工专业综合（下）

单招零距离·电子电工专业综合 第二章 品体三极管和场效应管 名 知识体系 结构、符号和分类 工作电压 共发射极 工作电压和连接方式 连接方式 共基极 共集电极 工艺条件 放大条件 偏置条件 电流分配关系和放大作用 电流放大系数 晶体三极管 极间反向饱和电流 主要参数 Io 极限参数Pw V球，c 温度对三极管参数的影响 输入特性 放大区 三极管特性 晶体三极管 输出特性{饱和区 和 截止区 场效应管 简单测试 结型 结构 绝缘栅型(MOS) N沟道 分类 导电沟道 P沟道 耗尽型 沟道形成 增强型 场效应管 符号 转移特性曲线 输出特性曲线 夹断电压 开启电压 主要参数 饱和漏极电流 跨导 场效应管与三极管比较 ·16· 总复习方案·第四部分电子线路 第一讲 晶体三极管 考纲要求 了解 品体三极管的结构、分类，符号和基本联接方式。 1.品体三极管的主要参数。 理解 2.晶体三极管的输入特性曲线，输出特性曲线（共发射极接法）及其三个工作区域的划分。 3.晶体三极管的工作电压。 1.晶体三极管的放大条件（偏置和工艺条件）、放大作用和电流分配关系。 掌握 2.晶体三极管的工作状态的判别。 知识梳理 1.晶体三极管的结构、符号和分类 (1)品体三极管的结构，如图2一2一1所示。 发射区 基☒ 集电区 发射区 基区 桌电区 集电极 发射极 集电极 发射结 集电结 发射结 集电结 基做 恭做 (a) (b) 图2-2-1 ①三个区：发射区、基区、集电区。 ②三个极：发射极e、基极b、集电极c。 ③两个PN结：发射结、集电结。 (2)晶体三极管的符号，如图2一2一2所示。 a.NPN型 b.PNP型 图2-2-2 (3)晶体三极管分类，如表2一2一1所示。 ·17· 单招零距离·电子电工专业综合 表2一2一1品体三极管分类 分类标准 种类 按导电类型 NPN型，PNP型 按材料 硅管、锗管 按用途 普通三极管，开关三极管 按工作颜率 低频管、高颜管 按功率 小功率管，中功率管、大功率管 2.三极管的工作电压和基本连接方式 (1)三极管的工作电压 三极管工作在放大区时，通常在它的发射结加正向电压，集电结加反向电压。加在基极和发射 极之间的偏置电压，一般硅管在0.5~0.8V,锗管在0.1~0.3V.加在集电极和基极之间的电压一 般是几伏到几十伏。 (2)基本连接方式 三极管在电路中的基本连接方式有共发射极、共基极和共集电极三种，以NPN型为例，如图 2-2-3所示。 输 出 0 出 输入端 输入端 输州端 输入端 端 0 0 0 共发射极接法 共基极接法 共集电极接法 图2-2-3 3.晶体三极管的放大条件 (1)工艺条件（内部条件） ①发射区糁杂浓度较大，以利于发射区向基区发射载流子。 ②基区很薄，掺杂少，易于载流子通过。 ③集电区比发射区体积大且掺杂少，利于收集载流子。 (2)偏置条件（外部条件） 发射结正偏，集电结反偏。 4.晶体三极管的电流分配关系和电流放大作用 (1)三极管内电流分配关系 IE=IB十Ie,其中I最小，I最大。 (2)晶体三极管的电流放大作用 基极电流I:的微小变化将引起集电极电流I。的较大变化。实质上三极管是一个以基极小电流 控制集电极大电流的半导体器件。 电流放大能力通常用电流放大系数表示： 共发射极交流电流放大系数月=。 41 ·18· 总复习方案·第四部分电子线路 共发射极直流电流放大系数？= 一般情况下，3≈B,故Ie≈I。若考虑穿透电流，则：I=Iu十I。 5.三极管的主要参数 (1)共发射极电流放大系数：3、3 (2)极间反向饱和电流 ①集电极一基极反向饱和电流Iw ②集电极一发射极反向电流I,(又称穿透电流) ICo =(1+B)IG (3)极限参数 ①集电极最大允许电流Iw 正常时I≤I,否则将导致三极管3下降。 ②集电极最大允许耗散功率P 正常时P≤Pv,否则将导致三极管烧毁。 ③集电极一发射极间反向击穿电压V,陬 正常时V里≤V,否则将导致三极管击穿。 6.温度对三极管参数的影响 (B1 I,↑ T↑→ Io↑ IVe↓ 7.三极管特性曲线 (1)三极管输入特性曲线 对每一个周定的Vx值，Is随VE的变化关系，如图2一2一4所示。 In/uA Ic/mA 饱和区☒ Ⅳ IΠ -I8=120μA 50 4 V-IV Va-2v 放 40 3 m 30 I=80HA 》 2 人 20H △1c=1.9mA △1B40μA 10 区 L1a-40μAJ 0 w2K77778-0 2345678910 VCENV 0.20.40.60.81.0'g/V 藏止区 图2-2-4 图2-2-5 ①当Ve增大时，曲线应右移。 ②当V生>2V时，曲线非常靠近Ⅱ。 ③当V大于发射结死区电压时，I开始导通。 ·19· 单招零距离·电子电工专业综合 导通后V的电压称为发射结正向电压或导通电压值，硅管约为0.7V,锗管约为0.3V。 (2)三极管输出特性曲线 每一个固定的I值，测出I和VE对应值的关系，如图2一2一5所示。 ①三个工作区：截止区、放大区、饱和区 ②工作在三个区的条件及特点（如表2一2一2所示） 表2一2一2三个区的条件及特点 分类 偏置条件 特点 截止区 发射结反偏或零偏，集电结反偏 Ik=Ien≈0，Ve≈Vc 放大区 发射结正偏，集电结反偏 △1k=3A1 饱和区 发射结正偏，集电结正偏 1Ve=|Vs=0.3V(硅)/0.1V(锵) 根据偏置条件，可知三种工作状态下各极电位关系如表2一2一3所示。 表2-2-3 三种工作状态下各极电位关系 管型 放大 截止 饱和 NPN Ve>V>VE Va≤VE VR>VE:VB>Ve PNP Ve<VB<VE Va≥Ve VR<VE.VR<V 8.三极管的简易测试一管型及基极判别 (1)用万用表R×1K或R×100挡测电阻。 (2)测试方法，如图2一2一6所示。 ①如果当黑表笔搭接三极管某一管脚，红表笔搭接另两管脚 测量时，阻值都很小，则黑表笔所接为NPN型管的基极。 ②如果当红表笔搭接三极管某一管脚，黑表笔搭接另两管脚 黑笔 测量时，阻值都很小，则红表笔所接为PNP型管的基极。 图2-2-6 题型讲解 【例1】现测得放大电路中某品体管的两个电极的电流情况如图2一2一7所示。则该品体管 的电流放大系数B为 ,该晶体管类型为 (填“PNP”/“NPN”)。 100μA -0.04mA 2.2mA +2.2mA。B 图2-2-7 图2-2-8 图2-2-9 【分析】本题求解的关键就是晶体管的电流分配关系和B的计算。 【解】根据图中两极电流的大小和方向可知，另一极电流I=5.1mA一100红A=5mA,方向 为流出三极管，此极为集电极，1004A的电极为基极。 e=5mA=50,晶体管类型为PNP型。 因此3≈ 100uA ·20· 总复习方案·第四部分电子线路 【点拨】(1)根据1E=I:十I的关系来判别未知电极的电流大小和方向。 (2)根据IE最大，I,最小的原则来判别电极，根据发射极电流的流向判别管型。 【变式训练】1.如图2一2一8所示为测得某放大电路中三极管的三个电极电流，由此可判定 A,BC三个电极和管型分别为()。 A.c,e、bNPN型 B.c、b、ePNP型 C.b,c,eNPN型 D.b、c,ePNP型 【变式训练】2.某放大电路中，晶体管三个电极的电流方向如图2一2一9所示。已测出I, -1.5mA,I2=-0.03mA,I2=1.53mA.由此可知：电极①是 极，②是 极，③是 极：B≈ ,品体管类型是 【变式训练】3.测得工作在放大区的两个三极管的两个电极电流如图2一2一10所示。 (1)求另一个电极电流，并在图中标出实际方向。 (2)判断它们的管型，并标出e、b、c极。 (3)估算它们的3值。 ① ① 2.4mA②243mA 0.02mA②2.02mA (aj 6) 图2-2-10 【例2】如图2一2一11所示，各晶体管工作正常，无损坏，测得电路中四个三极管各极对地的 电压如题图所示，则VT,、VT2、VTVT,分别工作在( ）。 +5V -6V +2.3V +0.7V0 T 1.2V0 +2.7V0 6V0 T -1V +2V -5.3V 图2-2-11 A.放大区、放大区、饱和区、截止区 B.放大区、截止区、饱和区、截止区 C.放大区、截止区、饱和区、放大区 D.饱和区、截止区、放大区、放大区 【分析】通常可根据三极管发射结、集电结的偏置情况判断其工作状态。 【解】VT,为NPN型，发射结正偏导通，集电结反偏-一放大： VT,为PNP型，发射结正偏导通，集电结反偏一一一放大； VT:为NPN型，发射结正偏，集电结正偏一一饱和： VT,为NPN型，发射结反偏一截止。 因此，答案为A。 【点拨】三极管工作状态，通常可根据发射结、集电结的偏置情况来判别。 ·21· 单招零距离·电子电工专业综合 (1)看发射结是否正偏导通： (2)若发射结不导通，则三校管工作在截止状态； (3)若发射结正偏导通，再看集电结： (4)若集电结正偏，则三极管工作在饱和状态：若集电结反偏，则三极管工作在放大状态。 【变式训练】4.试判断图2一2一12所示各三极管的工作状态。 4.6V 7.5V -3.1V 0.3V 4.3y -2.5V 2.4V 0.7V 2.3V -1.8y 2.9W 图2-2-12 【变式训练】5.三极管各电极对地电位如图2一2一13所示，图()工作于 状态：图 (b)工作于 状态：图(c)工作于 状态。 ov -0.3V .3V -2.7V -0.7V 2V (a) (b) (c) 图2-2-13 【变式训练】6.在电路中测得品体管各电极的电位如图2一2一14所示，试判断这些品体管的 工作状态。 16V 1-8.5W 3AD6A 3BXIA -18V-12V 0.1V -92V 3DG8C 0.2V -12.3V -3V (a) (b) (c) 图2-2-14 ·22· 总复习方案·第四部分电子线路 【例3】放大电路中，某三极管工作时各电极的电位如图2一2一15所示。该管的管型以及基 极、发射极、集电极分别是()。 A.NPN,1脚、3脚、2脚 B.NPN,2脚、3脚、1脚 C.PNP,2脚、1脚、3脚 D.PNP,1脚、3脚、2脚 5.8V S.SV 【分析】根据三极管工作在放大状态下各电极的电位关系判别E,B、 C及管型。 图2-2-15 【解】，5.8V>5.5V>2V∴.5.5V对应的2脚为基极 ,5.8V与基极5.5V相差0.3V.5.8V对应的1脚为发射极 .剩下2V对应的3脚为集电极 ,集电极电位最低，∴.该管的管型为PNP型 因此，答案为C。 【点拨】(I)无论是NPN型还是PNP型，电位居中的都是基极：(2)NPN型：集电极电位最高， PNP型：集电极电位最低。 【变式训练】7.测得某放大电路中三极管的三个电极对地电位分别是：V=一1.5V、V,= 一4V、V3=一4.7V,则三个电极的顺序和管型分别为()。 A.b、c、e,PNP型 B.b,c,e,NPN型 C.c、b、e,PNP型 D.c、b、e,NPN型 【变式训练】8.一个处于放大状态的三极管，现测得它的三个电极电位分别为：A点一0.5V, B点一4V,C点一0.8V,试分析该管的类型、材料以及A、B、C分别对应的电极。 【变式训练】9.在不同的放大电路中，分别测得各电极的电位如图2一2一16所示，在各图中 标出e、b、c,并说明管子的类型和材料。 ①923y ①90.7v 男 -7V ov ③d-2V ②d5V (a) (b) 图2-2-16 ·23· 单招零距离·电子电工专业综合 【例4】有人选用IeM=20mA,U跟=22V,PM=100mW的三极管组成放大电路，其静 态工作点Io=10mA,Ua=15V,则该管( ）。 A.可以正常放大 B.可能击穿 C.放大性能较差 D.将过热或烧坏 【分析】三极管的工作电流、电压、功率不能超过其三个极限参数。 【解】：P=UceaIco=15V×10(mA)=300(mW)>PcM .三极管将过热或烧坏。 因此，答案为D。 【点拨】正常时应同时满足Ie≤Iw,Vcg≤VR,Pc≤PM 【变式训练】10.某晶体管的极限参数为：U,=18V,IcM=100mA,PcM=125mW,则下 列各工作参数属正常范围的是()。 A.Ica =34mA,UEo =4V B.Ico 10mA.UCEQ 10V C.Ico 110mA,UCEo 1V D.Ico 5mA,UCEo 20V 【变式训练】11.某晶体管的极限参数PM=200mW,1M=80mA,UR,=30V,若工作电 流I=2mA,则工作电压UE不得超过 :若工作电流Ie=10mA,则工作电压UE不得 超过 若工作电压Ue=10V,则电流I不得超过 :若工作电压UE=2V, 则电流I不得超过 【变式训练】12.某三极管IcM=20mA,PcM=100mW,Usm=20V.则：当Ue=1V时， I应不超过 ;当Ie=2mA时，UE= 0 盲点点击 1.如图2一2一17所示为测得的某放大电路中三极管的三极电流，则3= 【错解】日=人8g=91. 0.02 【分析】三极管三个极的电流I:最小，IE最大。上面做错的原因是没有仔细分析1,82mA和 1.8mA哪个是集电极电流Ic。 【正解】1-1.8m0.l。-0.02(mAW9-左-08-90 .82mA 1.8mA 3 +5.4V--4.7V+ 0.02mA 图2-2-17 图2-2-18 2.用直流电压表测量某放大电路中品体管的三个电极间的电压，其数值如图2一2一18所示。 试指出该晶体管的三个电极，并说明该管的类型和材料。 【错解】由于5.4V一4.7V=0.7V,因此材料为硅，且1为基极，3为发射极，剩下2为集电极。 【分析】先仔细观察两个电压：1~2之间为5.4V,3~2之间为4.7V,它们的公共端为2，这 样可假设2端电位为0V,则1端为5.4V,3端为4.7V,然后根据三个极的电位即可解答。 ·24 总复习方案·第四部分电子线路 【正解】1为发射极，2为集电极，3为基极；该管为PNP型：材料为硅 3.采用指针式万用表电阻挡测量某三极管时，黑表笔接至某管脚，红表笔分别接触另外两管 脚时，万用表指针偏转都很大，则黑表笔接触的管脚和管型分别是( )。 A.基极，NPN型 B.基极，PNP型 C.集电极，NPN型 D.无法确定 【错解】一种错误答案是选D,误认为万用表指针偏转大就是测量的电阻值大：另一种错误 答案是选B,误认为黑表笔为“一”，红表笔为“十”。 【分析】指针式万用表黑表笔为“+”，红表笔为“一”：如果当黑表笔搭接三极管某一管脚，红 表笔搭接另两管脚测量时，阻值都很小，则黑表笔所接为NPN型管的基极。 【正解】应该选A。 实战演练 一、选择题 1.当晶体三极管的发射结正偏导通，集电结反偏时，三极管所处的状态是( A.截止 B.放大 C.饱和 D.开关 2.当晶体三极管发射结反偏时，三极管的集电极电流将( 9 A.减小 B.增大 C.反向 D.中断 3.品体三极管工作在饱和状态时，它的I将()。 A.随I的增加而增加 B.随I的增加而减小 C.随I的减小而减小 D.不随Ia的变化而变化 4.在放大电路中测得某三极管三个电极的电位分别为：一3.5V、一4.2V、一8.2V,则该管是 A.PNP型锗管 B.PNP型硅管 C.NPN型锗管 D.NPN型硅管 5.某人用万用表测量电子线路中的三极管，测得VE=一3V,Ve=6V,V=一5.3V,则该管 是( ）。 A.PNP型，处于放大状态 B.PNP型，处于截止状态 C.NPN型，处于放大状态 D.NPN型，处于截止状态 6.NPN型三极管处于放大状态时，各极对地电位关系正确的是()。 A.Ve>VB>VE B.Ve>VE>VB C.Ve<VE<VB D.Ve<VB<VE 二、判断题 1,品体三极管的发射区和集电区是由同一类半导体构成的，所以极和c极可以互换使用。 ) 2.要使三极管工作在放大状态，管子内的PN结必须处于正偏状态 3.三极管的B值与I的大小有关，1越大则B值越大，且B值越大越好。 ( 4,当三极管集电极电流I超过I时，管子会立即烧坏。 5.晶体三极管三个极均可作为输入端和输出端使用，所以三极管有共射极、共基极和共集电 极三种组态。 () 6.对于NPN型三极管，当V>0,Ve>VE时，则该管的工作状态是饱和状态。() ·25·单招零距离·电子电工专业综合 参考答案 第二章 晶体三极管和场效应管 第四部分 电子线路 第一讲 晶体三极管 第一章 晶体二极管和 【变式训练】 1.C 二极管整流电路 2.集电 基 发射50PNP 【变式训练】 3.(1)(a)0.03mA流出(b)2mA流进 1.VD 3mA (2)(a)PNP型cbe(b)NPN型bce 2.4.7-2 (3)(a)80(b)100 3.0.5mA0 4.放大 截止 饱和 饱和 4.(1)电路工作不正常。故障原因是电路中二极管 5.截止 饱和放大 VD1或VD2有一只开路，致使电路变为半波整流。 6.(a)放大(b)放大(c)截止 (2)电路输出电压极性反了，原因是VD1和VD2接反 7.D 所致。 8.PNP型 锗ecb (3)电路无电压输出，可能是VD1和VD2管都开路， 9.(a)bce PNP型锗(b)bec NPN型 硅 也有可能是电压表与电路接触不良，或中心抽头断开。 10.B (4)根据中心抽头式整流电路输出应为9V,所以电路 11.30V20V20mA80mA 工作正常。 12.20mA20V 5.10V28.28V 【实战演练】 6.912 一、选择题 【实战演练】 1.B2.D3.D4.B5.C6.A 一、判断题 二、判断题 1.×2.×3.×4.×5.×6.× 7./ 1.×2.×3.×4.×5.×6./ 8./ 三、填空题 二、填空题 1.发射区基区 集电区发射基 集电基 1.导体 绝缘体2.自由电子 空穴 2.N P N 3.空穴自由电子 3.Ig=I8+Ic 直流电流放大系数 4.0.50.70.20.3 交流电流放大系数 5.导通9.45mA 4.0.70.3 6.电容C开路 任一个二极管开路或对桥臂两个二 5.共发射极 共基极 共集电极 极管同时开路 6.VcE Ic截止区放大区饱和区 7.10V28.28V 7.电流NPN PNP自由电子空穴 三、分析计算题 8.减小 增大增大 1.U=8(V0时，U。=5.33UU=15(V)时，U。=8(V) 9集电基 发射50PNP 10.大硅 2.(1)U=12(V):(2)1=0.12(A):(3)Iv=0.06(A): 11.0.30.1 (4)URw=14.14(V). 3.20(mA)6(mA)14(mA)5(V) 12.PNP集电 四、分析计算题 1.0.03(mA) 流出c e b PNP 2.0.03(mA) 流进b e c NPN70 ·243· 总复习方案·参考答案 3.NPN c e b硅 2.直流通路交流流通路 4.PNP e c b锗 o.Voc 5.3.97mA 第二讲 场效应管 R 【变式训练】 1.耗尽型PMOS4mA 2.P6000 3.N沟道结型3mA 4.增强型NMOS4 (a) (b) 5.增强开启 6.耗尽型NMOS8 VT 【实战演练】 Re 一、选择题 1.D2.C3.D4.A5.B 二、判断题 (a) 1./2./3.×4.×5.× 三、填空题 VT 1.多数载流子单极型 结型绝缘栅型 2电压输入电压产生的电场效应输出电流 r.I 3.可调电阻饱和击穿 4.△l。与△Jos ucs对ip (b) 5.MOS NMOS PMOS 6.耗尽型PMOS661000 3.固定截止 7.P沟道增强开启 4.B5.B6.×7./ 四、分析计算题 8.(1)直流通路如图所示： +Vc 1.(1)N沟道结型(2)-3(V)(3)3(mA) 2.(1)耗尽型PMOS(2)3(V)(3)6(mA) R 3.(1)耗尽型NMOS(2)-3(V)6(mA) (3)2000(uA/V) 4. (mA) RB 10 VA=R十Rm Vae-20+10×12=4) VA-UBEQ 4-0.7 I四=R十a+BDRE=32+1X51≈40CnAW -4-3-2-101234V/八 Icg =BI BQ =50X 40gA =2(mA) Uca≈Vx-Ica(Re+Re)=12-2×(1+2)=6(V) 第三章 单级低频小信号放大器 (2)交流通路如图所示： 【变式训练】 1.(a)因电路中三极管发射结反偏，故不能正常放大。 (b)因电路中没有集电极电阻Rc,交流时电源V。将 输出端短路，无信号输出，故不能正常放大。 (c)因电路中发射结正偏、集电结反偏，且耦容电容 C1、C:能起到隔直通交的作用，故能正常放大。 ·244·